LED电子显示屏毕业论文23596.doc
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1、 I 摘摘 要要 本系统是从实际应用角度出发,针对当前市场上流行的 LED 产品的应用领域而设 计制作的多功能电子显示屏,可用于商场导购促销显示、新闻与广告显示、车站机场 班次时间资讯显示等。 LED 电子显示屏根据题目设计要求,硬件部分主要包括 STC89C52 单片机系统、16 块 8*8LED 点阵显示模块构成 16*64 点阵、显示驱动电路、键盘输入控制器等部分,软 件编程主要用的是 C 语言。本系统不仅能够实现数字、字母、汉字等预存信息的切换 显示,同时还可以实现信息的定时循环、上下左右滚屏、LED 显示亮度连续可调,另外, 本系统可以和 PC 机通讯,通过 PC 机串口对显示信息进
2、行更新。通过对此 LED 广告屏 的设计,满足了设计要求,实现了设计的目的。 关键词:关键词:LED 电子显示屏 ,16*64 点阵 ,STC89C52 单片机 II Abstract This system sets out from the actual application angle and aim at current spread on the market of the multi-function electronics monitor of the applied realm but design creation of LED product, can used for
3、market to lead to buy promote sales to show, news and advertisement show, the station airports number times information show etc LED electronics the monitor design a request according to the topic. the hardware part mainly includes STC89 C52 list slice machine system and 16 pieces of ses show that t
4、he mold piece constitutes 16*64point, show to drive parts like the electric circuit, keyboard importation controller etc .softwares weaving a distance what to use mainly is a C language .This system can not only carry out number, letter of alphabet, and Chinese characters.etc. to prepare to save a c
5、utting over of information to suggest, but also can carry out an information in fixed time circularly, the top and bottom Be or so to roll to hold, LED show that the bright degree is in a row adjustable, moreover, this system can pass with PC machine communication one PC machine string to show that
6、the information carries on renewal .Pass the design that holds to this LED advertisement, satisfied a design request, carried out the purpose of design. Key words:LED electronics monitor, 64 of 16point, STC89 C52 list slice machine 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书(论文) 目目 录录 摘摘 要要I AbstractAbstractII 1 1 绪绪 论论1 1
7、.11.1 课题背景课题背景 1 1.21.2 LEDLED 广告屏广告屏.1 2 2 系统方案设计系统方案设计3 2.12.1 LEDLED 广告屏功能的实现广告屏功能的实现3 2.22.2 单片机的选型单片机的选型.5 3 3 硬件设计硬件设计6 3.13.1 系统结构系统结构6 3.23.2 电路的具体设计电路的具体设计7 4 4 系统的软件设计系统的软件设计10 4.14.1 程序设计程序设计 .10 4.24.2 字模提取字模提取 .11 4.34.3 LEDLED 显示方式显示方式11 4.44.4 串行通信方式串行通信方式 .12 5 5 系统功能测试系统功能测试12 5.15.
8、1 测试工具测试工具12 5.25.2 键盘键盘.12 5.35.3 单元模块电路单元模块电路12 5.45.4 系统整体功能系统整体功能13 总总 结结13 致致 谢谢14 参考文献参考文献15 附附 录录16 附录附录 1 1 控制电路电路图控制电路电路图.16 附录附录 2 2 程序程序.24 附录附录 3 3 中英文翻译中英文翻译.25 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书(论文) 1 1 1 绪绪 论论 1.11.1 课题背景课题背景 LED 显示屏是从实际应用角度出发,针对当前市场上流行的 LED 产品的应用领域 而设计制作的多功能电子显示屏,可用于学校信息栏、商场导购提示、广告
9、传播、车 站航班班次时间资讯显示等。 16 行*64 列 LED 电子显示屏根据题目设计要求进行的一个简易设计,硬件部分主 要包括 STC89C51 或 89C52 单片机系统、16 块 8*8LED 点阵显示模块构成的显示屏、 显示驱动电路、键盘输入控制器等部分。本系统不仅能够实现数字、字母、汉字等预 存信息的切换显示,同时还可以实现信息的定时循环、上下左右滚屏、LED 显示亮度 连续可调、另外,本系统可以和 PC 机通讯,通过 PC 机串口对显示信息进行更新。 1.21.2 LEDLED 广告屏广告屏 近年来 LED 显示屏市场得到了迅猛的发展,已经广泛应用到银行、邮电、税务、 机场、车站
10、、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等多种需要进行 公告、宣传的场合。 LED 广告屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏,均由LED 矩阵块组成。 LED 数码显示屏的显示器件为 7 段码数码管,适于制作时钟屏、利率屏等,显示数 字的电子显示屏。 图文显示屏可与 计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频 显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传 播方式播放各种信息,还可显示二维、 三维动画、录像、电视、VCD 节目以及现场 实况。LED 显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用 于金融、税务、工商、邮电、 体育、广告、厂矿
11、企业、交通运输、教育系统、 车 站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业 企业管理和其它公共场所。 2.5m 宽茶色和透明磨砂 树脂板已由无锡正成企业安装 调试成功!大大改善了 LED 的整体效果 ,有效时间达 20 年之久,耐高温达 150 度, 低温达-45 度。 LED 显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还 可以用于室外环境,具有 投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点 。 1.2.11.2.1 LEDLED 研究意义研究意义 LED 之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。 这些优点概括起来是:亮度
12、高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和 性能稳定。LED 的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高 的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。所以,具有极高的 研究价值。 1.2.2 LED 显示产品系列显示产品系列 A、单色、彩色条形显示屏;B、计算机控制数码显示屏;C、单色图文显示屏; D、三色(红、绿、黄)图文显示屏;E、点阵和数码混合显示屏(证券屏) ;F、双基 色(红、绿)多媒体视频同步显示屏;G、三基色(红、绿、蓝)多媒体视频同步显示 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书(论文) 2 屏。 1 1.2.3 LED 显示屏分类显示屏分类 按显
13、示颜色分为:单红色、单绿色、红绿双基色、 红绿蓝三色; 按使用功能分为:图文显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条形显示屏; 按使用环境分为:室内显示屏、室外显示屏、半户外显示屏; 按发光点直径分为: 3.0、3.7、4.8、5.0、8.0、ph8、ph10、ph16、ph20 等。 基本发光点非行情类 LED 显示屏中,室内 LED 显示屏按采用的 LED 单点直径可 分为 3mm、3.75mm、5mm、8mm、和 10mm 等显示屏;室外 LED 显示屏 按采用的象素直径可分为 16mm、19mm、22mm 和 26mm 等 LED 显示屏。行 情类 LED 显示屏中按采用的数码管尺寸可
14、分 2.0cm(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、 3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等 LED 显示屏。 1 1.2.4 显示颜色显示颜色 LED 显示屏按显示颜色分为单基色 LED 显示屏(含伪彩色 LED 显示屏) ,双基色 LED 显示屏和全彩色(三基色)LED 显示屏。按灰度级又可分为 16、32、64、128、256 级灰度 LED 显示屏等. 1.2.5 显示性能显示性能 LED 显示屏按显示性能分为文本 LED 显示屏、图文 LED 显示屏,计算机视频 LED 显示屏,电视视频 LE
15、D 显示屏和行情 LED 显示屏等。行情 LED 显示屏一般包括 证券、利率、期货等用途的 LED 显示屏。 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书(论文) 3 2 系统方案设计系统方案设计 2.1 LED 广告屏功能的实现广告屏功能的实现 2.1.1 显示方式的实现显示方式的实现 从理论上讲,不论是显示文字还是显示图形,只要控制与组成这些文字与图形的 各个点所对应位置的 LED 器件发光就可以得到想要的显示结果,这样同时控制各个发 光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式,这种方式所需端口较多,若用锁存器来扩展 端口,那么按 8 位锁存器计算,一个 1616 点阵需要 16168=32 个锁存器,
16、这个 数字很庞大,因为一个 1616 的点阵就需 32 个锁存器,而实际中点阵显示屏要大得 多,所需锁存器数量很大,相应锁存器成本就是一个庞大的数字,现实中不采用这种 方法,而是采用动态扫描方式。 所谓动态扫描,简单的说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现多行 的同名列共用一套驱动器,以 1616 的点阵为例把所有同一行发光管的阳极连在一起, 把所有同一列的发光管的阴极连在一起(共阳接法) ,先送出对应第一行发光管亮灭的 数据并锁存,然后选通第一行使其点亮一定时间,然后熄灭,再送出第二行的数据并 锁存,然后选通第二行,使其点亮一定时间,然后熄灭一直到第 16 行熄灭,重新 点亮第一行,
17、这样反复轮回,当这样的轮回次数足够快(每秒 24 次以上) ,由于人眼 视觉的暂留现象,我们就能看到显示屏上的图形了。具体接线形式如图 21 所示。 C1 C2 C3 C4 R1 R2 R3 R4 图 21 LED 接线形式(共阳接法) 2.1.2 传输方式的选择传输方式的选择 采用动态扫描进行显示时,每行有一个行驱动器各行的同名列共用一个列驱动器, 显示数据通常存储在单片机的存储器中,按 8 位一个字节的形式顺序排放,显示时要 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书(论文) 4 把一行中各列的数据传送到相应的列驱动器中,这就存在一个显示数据传输的问题, 从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用
18、并行方式和串行方式,显然用并行方式时, 从控制电路到驱动电路的线路数量比较大,相应硬件数量大当列很多时并行传输的方 式是不可取的。 采用串行传输方式,控制电路可以只有一根信号线,将列数据逐位的传送到列驱 动器,在硬件上无疑是经济的,但是,串行传输过程较长,数据按顺序逐位的输出给 列驱动器,只有当一行的各列数据都传送到位后这一行的各列才能并行的显示,这样 对于一行的显示过程就可以分解为列数据准备传输和列数据显示两个过程,对于串行 传输方式来看列数据准备时间要长一些,在行扫描周期确定的情况下,行显示的时间 就会缩短,以致会影响到 LED 的亮度效果。 2.1.3 时间矛盾问题的解决时间矛盾问题的解
19、决 解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题,可以采用重叠处理的 方法解决,即在显示本行各列数据的同时,传送下一行的列数据,为了达到重叠处理 的目的,列数据的显示就需要具有锁存功能,经过上述分析,可以归纳出列驱动电路 应该具有的功能:对于列数据来说,应能实现串入并出的移位功能;对于列数据显示 来说应具有并行锁存的功能,这样本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示,串 联移位寄存器就可以准备下一行的列数据,而不影响本行的显示时间原理图如下: 列驱动列驱动列驱动列驱动 行 驱 动 16*16 点阵 16*16 点阵16*16 点阵 16*16 点阵 89C52 单片机 图 2-2 LED
20、 工作原理图3 硬件电路大致可以分成单片机系统以及外围电路、行驱动电路、列驱动电路、单片 机的系统及外围电路。 单片机采用 89C51 或 89C52 或与其兼容的系列芯片,系统采用 12MHZ 或更高频 率的晶振,以获得较高的刷新频率,使显示更稳定,单片机的串口和列驱动器相连用 来送显示数据,P1 口低 4 位与行驱动相连送出行显信号,P1.5-P1.7 口用来发送控制信 号 P0 和 P2 口空闲,有必要时可以扩展系统的 ROM、RAM。 2.2 单片机的选型单片机的选型 由于采用单片机系统来实现。鉴于 STC89C52 单片机比传统的 51 系列 8 位单片机 青岛理工大学琴岛学院专科毕
21、业设计说明书(论文) 5 具有更加丰富的资源,而且数据处理速度快,同时“STC89C52 单片机除了具备单片机 最小系统电路外还包括有电源电路、复位电路等,体积小,可靠性高。本系统的设计 采用双单片机系统,一个主要用于完成多功能显示控制功能,另一个主要用于实时时 钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能,这样提供了充 足的内部空间和更多的外部接口;同时由于安装和调试工作可以并行进行,极大地缩 短了总体设计和制造的时间。 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书(论文) 6 3 硬件设计硬件设计 3.1 系统结构系统结构 本硬件的设计原理就是利用单片机控制发光二级管的亮灭,在同
22、一时刻,点亮的 LED 灯就会组成特定的图形或符号,以便用作广告宣传、信息提示等。 系统整体由单片机和 PC 机两大部分构成 : 单片机为核心的模块一:包括 16*64LED 点阵、驱动电路等。实现功能:主要用 来实现点阵的显示,包括特定标语库内容的显示,并实现上下左右滚屏等各种花样显 示;存储器用来存储汉字和 ASCII 码的点阵库,并实现掉电不丢失功能。 PC 机为核心的模块二:包括 PC 机软件和 MAX232 芯片。实现功能:上位机主要 实现标语库的数据更新,上位机软件通过 MAX232 芯片将更新内容(汉字或者 ASCII 码的机内码)送到单片机,传输到单片机实现数据更新。 3.2
23、电路的具体设计电路的具体设计 电路的具体设计主要分为:1.控制电路的设计。2LED 显示驱动电路设计 3.2.1 控制电路的设计控制电路的设计 主控制单片机采用 STC89c52 单片机作为主控制器。由于 STC89c52 内置有 2K 字 的 SRAM 和 32K 字的内存 FLASH,能满足本系统数据处理及 LED 点阵显示所数据的 存储要求;另外,“集成电路”功能较强、性价比高,具有体积小、集成度高、易扩 展、功耗小等优点,简化主控制系统的硬件电路设计,可靠性高。 STC89C52 是高性能的 CMOS8 位单片机,工作电压 4.0V 到 5.5V,拥有 8K 字节 FLASH 存储器和
24、 256 字节片内 RAM,全静态时钟范围从 0-33MHz。它的最大方便之处 是支持在系统编程 ISP,可进行高达 1000 次擦写,节约设计成本,单片机的口线中, P2 和 P3 用于液晶显示电路,P1 口用于键盘的扫描电路,P2 也用于 DS1302 和 DS18B20 的连接电路。各引脚具体功能:P0 口:P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口,每位能驱动 8 个 TTL 逻 辑电平。对 P0 端口写“1”时,引 脚用作高阻抗输入 。当访问外部程序和数据存储器时, P0 口也被作为低 8 位地址 /数据复用。在这种模式下 ,P0 具有内部上拉电阻。 在 flash
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